专利摘要

化肥可包含一种或多种添加剂，它使得该化肥更耐受进一步加工，如热处理和/或水基处理，否则该进一步加工可用于试图由化肥制造爆炸材料。该一种或多种添加剂可包含通过提供对进一步加工的视觉或嗅觉指示来提高检测机会的材料。该一种或多种添加剂可包含使进一步加工更加困难或危险的材料。

权利要求

1.化肥组合物，包含：

化肥材料；和

至少一种添加剂，其能够抑制对所述化肥材料进行的用以形成爆炸材料的热处理或化学处理。

2.根据权利要求1的化肥组合物，其中所述化肥材料包含硝酸铵。

3.根据权利要求1-2中任一项的化肥组合物，其中所述化肥材料包含硝酸铵复盐或硫硝酸铵复盐。

4.根据权利要求1-3中任一项的化肥组合物，其中当对该化肥组合物进行处理时，所述添加剂能引起热反应和/或降低所述化肥材料的稳定性。

5.根据权利要求1-4中任一项的化肥组合物，其中所述添加剂包含卤化物、过渡金属离子或它们的组合。

6.根据权利要求1的化肥组合物，其中所述添加剂包含锌或铜。

7.根据权利要求1-6中任一项的化肥组合物，包含多个颗粒和分散在颗粒中的添加剂。

8.根据权利要求1-7中任一项的化肥组合物，其中所述添加剂是微囊化的。

9.根据权利要求1-7中任一项的化肥组合物，其中所述添加剂包括颗粒包衣。

10.根据权利要求1-9中任一项的化肥组合物，进一步包含至少第二添加剂，当对所述化肥材料进行热处理或化学处理以形成爆炸材料时，该第二添加剂能提供可通过视觉、嗅觉或电子检测的指示，表明已经发生了这样的热处理或化学处理。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月11日提交的、名为“阻止非法使用化肥的添加剂”的临时专利申请61/372,698号，2010年8月11日提交的、名为“向化肥添加示踪剂的方法”的临时专利申请61/372,651号，以及2010年8月11日提交的、名为“检测非法使用化肥的添加剂”的临时专利申请61/372,668号的优先权，每一篇的全部内容均通过引用方式并入本文。

技术领域

本技术涉及化肥，如包含硝酸铵的化肥。更具体地，本技术涉及添加剂，其可包含在化肥中来阻止或干扰用以制造爆炸装置的化肥进一步加工。

背景技术

众所周知，因为其高浓度的硝酸根离子，硝酸铵一般而言在农业领域中，具体而言在土壤改良领域中具有重要的用途。然而，对于硝酸铵化肥常用的许多形式，在工业上大量处理和/或大量储存（如在工业仓库和贮料仓）是相对困难的并有潜在的危险，尤其是在持续较长时间的情况下。此外，某些形式的硝酸铵在一定条件下可能引起爆炸，因此有时被非法用作爆炸材料。

许多化肥产品需要额外的加工以使它们能用在爆炸装置中。例如，可通过化学提纯方法对化肥进行加工以富集或分离硝酸铵成分。这类加工可包括例如热处理和水基处理。

概述

根据本发明实施方式的化肥包含一种或多种添加剂，其阻止将该化肥进一步加工为爆炸装置。在一个实施方式中，该添加剂使化肥耐进一步加工，如热处理和/或水基处理，否则该进一步加工可能会被用来试图由化肥制造爆炸材料。在另一实施方式中，所述一种或多种添加剂通过在加工过程中提供视觉或嗅觉指示提高了检测到进一步加工的机会。还公开了形成包含这类添加剂的化肥的方法。

虽然公开了多种实施方式，但是根据下面的详细说明，本发明的其它实施方式对本领域技术人员而言会是显而易见的，以下详细说明显示和描述了本发明的示例性实施方式。因此，该说明在本质上应视为说明性的，而不是限制性的。

详细说明

根据本发明实施方式的化肥包含一种或多种添加剂，其使得进一步加工更加容易检测到。根据其它实施方式的化肥可包含一种或多种添加剂，其阻止了用以制造爆炸成分的化肥进一步加工，或者使其复杂化或失活。也可采用添加剂组合。

包含硝酸盐、铵、尿素和其它已知的土壤改良化合物的化肥可通过用于制造非法爆炸材料的诸多途径中的任一途径进一步加工。一种这样的加工途径是利用在超过约50或60摄氏度的温度下的热处理。另一加工途径是利用化学处理，其可包括至少一个水(基)处理步骤。因此，在一个实施方式中，该化肥包含添加剂，其在热处理、水处理或两者作用下活化。在另一实施方式中，该化肥包含在任一加工条件下活化的添加剂组合。

检测进一步加工的成分

在一些实施方式中，化肥可包含一种或多种添加剂，其有助于识别非法活化，如加工化肥以制造爆炸装置，包括例如简易爆炸装置（IEDs）。这些添加剂可以是任何合适的材料并且可以选择来提供任何所需的性质，该性质可以由安全人员识别。例如，该添加剂可包括添加剂的热分解产物或反应产物，当在进一步加工步骤中加热化肥时，该产物可从化肥中散发出来。

在某些情况下，所述添加剂或其热分解产物或反应产物可选择为使得它在一定温度下散发，该温度在任何预期的储存条件之上但是在进一步加工步骤过程中预期遭遇的温度范围之内。在一些实施方式中，该添加剂选择为使得其在等于或高于约50或60摄氏度的温度下散发或反应。虽然为简单起见可能提及单一的添加剂，但可以理解的是，可以使用任意数量的添加剂，无论是具有相似的还是不同的检测和/或遏制功能。

在一些实施方式中，该添加剂在热处理期间可具有焰火效果。例如，该添加剂可以是焰火“星”，其包含已知在点燃时会产生强光的成分。合适的化合物包括磷、碳酸锶、碳酸锂、氯化锂、氯化钙、硝酸钠、氯化钡、氯化铜、硝酸铯、硝酸钾、硝酸铷、木炭、铁、灯黑、钛、铝、铍、镁及它们的组合。

在一些实施方式中，当化肥受热时所述添加剂可能会产生有色烟雾或蒸汽，从而为执法部门提供指示有人正试图进一步加工化肥。可产生有色或以其它方式可见的烟雾或蒸汽的添加剂的实例包括“烟弹”，其包含氧化剂如氯酸钾，燃料如糖，和缓物如碳酸氢钠和粉末状有机染料。

在一些实施方式中，当在含水条件下加热或加工化肥时，该添加剂可产生很容易被人察觉的独特气味。合适的有气味添加剂的例子包括有机硫醇或硫醇。当与水接触时，这些材料可反应和分解以释放硫化氢气体。硫化氢气体有恶臭并容易被人察觉。其它例子包括含氮化合物，如吡啶和吡咯。当与水接触时，这些材料可反应以提供具有独特鱼腥味的气态产物。

另外的实施方式包括某些直链羧酸或其它较高分子量的酸，它们有明显的难闻气味。有异味的直链羧酸的示例性实例包括醋酸（醋味）和丁酸（腐臭黄油味道）。低分子量酸如丁酸、戊酸是可被包封的重质液体。某些较高分子量的酸在室温下是粉末，但当与水接触时能溶解和释放难闻的气体，它们也可能是合适的。

在一些实施方式中，如果ASN化肥经受水处理步骤，可形成铵/酸离子组合。加入足够强的碱可导致随着碱溶解而释放难闻的氨气。合适的碱是石灰石，其可与粒状形式的干化肥混合。在一些实施方式中，如果存在金属氯化物（如氯化铁），则可以使用更温和的碱。在一些实施方式中，使用普通金属氯化物可导致放出HCl气体。

在一些实施方式中，该添加剂可提供不太明显的或隐蔽的指示表明化肥正被加热或以其它方式经受进一步加工。该添加剂或其热分解产物或反应产物可能不以能被人察觉的浓度散发，但可能可通过电子检测器或狗检测。可能不能被人明显察觉，但可被狗检测到的添加剂的例子包括信息素。在一些实施方式中，该信息素可包封在水溶性包衣中，该包衣在水处理时会溶解。相对隐蔽检测的添加剂的其它例子包括那些可在特定类型的光如紫外线中发荧光的添加剂，或添加剂可以是可识别的化合物，其可以通过分析暴露于该添加剂的空气或物品来检测。

在一些实施方式中，化肥可包含在没有任何进一步加工的情况下就可被检测到的成分。在一些实施方式中，该化肥可包含容易被检测到的成分，其可提供该化肥是在意想不到的位置的指示。例如，发现化肥在农民的谷仓中，人们不会感到惊讶或警醒。然而，在某人的城市车库中找到大量化肥可能是非法使用的指示。

在一些实施方式中，所述化肥可包含如下的成分，例如经常添加到市售炸药中以便炸弹嗅探犬可检测到炸药的检测化学品。可在低浓度被狗或电子探测器检测到的添加剂的例子包括叔丁基硫醇，其通常添加到天然气（否则它是无味的）中用于泄漏检测。虽然大量私藏的化肥可能伪装成天然气泄漏，但引致的执法部门调查可能会发现化肥。

在一些实施方式中，所散发的添加剂或其热分解产物或反应产物可在空气中漂移，并可被安全人员检测到。在一些实施方式中，它可以与周边人员的皮肤和/或衣物相互作用。例如，有色蒸气可导致衣物或皮肤或这两者染色。有异味的添加剂可与衣物或皮肤或这两者相互作用或粘附于其上。

在某些实施方式中，所述化肥包含至少一种热活化添加剂和至少一种在含水条件下活化或释放的添加剂。例如，该化肥可包含至少一种焰火或烟雾生成添加剂和至少一种有异味的材料。

阻止进一步加工的成分

在一些实施方式中，所述化肥可包含一种或多种添加剂，其能阻止将化肥进一步加工用以制造爆炸装置，包括例如简易爆炸装置（IEDs）。该添加剂可以是能够干扰化肥产品的加工的任何合适的添加剂。例如，当对化肥进行加工时，例如进行可包括加热该化肥的提纯或化学分离过程时，该添加剂可诱发热反应。

在一些实施方式中，该添加剂可选择为降低化肥中硝酸铵的稳定性。合适的添加剂的示例性但非限制性的例子包括卤化物、过渡金属离子和及它们的组合。卤化物的例子包括氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。过渡金属的例子包括特别是锌和铜。可在化肥制造过程期间或制造后添加这些材料以应用于所述化肥。

在某些实施方式中，所述化肥包含至少一种可检测的添加剂和至少一种遏制性添加剂。例如，该化肥可包含至少一种焰火、烟雾生成或异味生成材料和至少一种遏制剂，如过渡金属离子。

在一些实施方式中，尿素可以经非法加工以试图制造爆炸材料。如果有人试图生产硝酸脲，那么要通过用浓硝酸处理使尿素分子上的胺官能团质子化。如果有人试图生产硝基脲，那么要用浓硫酸使尿素质子化，然后与浓硝酸接触。在任一情况下，强酸质子化是可利用来设计对这些反应路径的遏制剂的步骤。

在一些实施方式中，通过包含碱性材料，可使强酸质子化步骤变得更加困难。在一些实施方式中，可添加如下材料，该材料会与强酸反应生成不希望的材料或者甚至提供足够放热以致引起火灾的不想要的反应（通过非法加工器）。

化肥

各种各样的化肥均可使用本发明的添加剂。可用化肥的示例性但非限制性的例子包括含硝酸根、铵基团和脲基团的化合物。硝酸盐化肥的例子包括但不限于硝酸铵、硫硝酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和硝酸铵钙。不含硝酸根的铵化肥的例子包括硫酸铵和磷酸铵。由于硝酸铵已知的起爆能力，包含硝酸铵或其衍生物的化肥是非常重要的。包含硝酸铵钙和硝酸铵/磷酸铵混合物的例子如在美国专利3,366,468号中公开的那些，其全部内容通过引用方式并入本文。硝酸铵（“AN”）化肥的另一个例子是硫硝酸铵。尽管需要更多的加工，但预定形式的不包含硝酸根的铵化肥和尿素化肥（或其它化肥）可化学转化为包含硝酸盐。

在一些实施方式中，AN化肥可主要以硝酸铵复盐的形式提供。本文所用的术语“复盐”是指由至少两种不同类型的阳离子和一种类型的阴离子或至少两种不同类型的阴离子和一种类型的阳离子组成的盐。因此，术语“硝酸铵复盐”应理解为表示硝酸铵和另一种化合物以一定方式形成的组合，其中该组合方式形成了晶体结构与任一组分都不相同的新化合物。

在一些实施方式中，该硝酸铵复盐可包含硝酸铵和至少第二化合物，所述第二化合物以有效的条件和量存在，该条件和量有效地大幅降低了该组合物的爆轰感度和/或以其它方式改善该组合物的所需性质。在一些实施方式中，所述第二化合物是硫酸铵、磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、氟硅酸铵、碱式硝酸钕或这些中的两种或更多种的组合中的一个或多个。在一些实施方式中，所述组合物中硝酸铵的至少相当大部分是具有一种或多种所述第二化合物的复盐形式。

在某些实施方式中，包含本发明的化肥和其它材料的组合物具有相对低浓度的单盐AN。本文所用的术语“单AN”是指其中基本上所有的阳离子是铵，且基本上所有的阴离子是硝酸根的盐。在一些实施方式中，本发明的组合物和材料不含大量的单盐AN，并在某些实施方式中，该组合物包含不超过痕量的单盐AN。

在一些实施方式中，本发明组合物特别是化肥形式的组合物，当与涉及化肥操作的方法结合使用时，根据美国联邦法规第49篇，“运输”，第172部分，“危险材料列表”，2000年10月1日，其不被视为有害物质，并且根据United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods，Manual of Tests and Criteria，1995，“Section 34, Classification Procedures, Test Methods and Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1”，其优选也不列为氧化剂。

在一些实施方式中，所述复盐可以具有化学式(I)：

(M)n(NH₄NO₃)m(H₂O)   (I)，

其中，M为阳离子-阴离子对，如磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、氟硅酸铵或碱式硝酸钕，n为从约0.2至约3，且m为从约0至约10。硫硝酸铵（ASN）是示例性的复盐。有关这些复盐的更多信息可在美国专利公开2007/0199357号中找到，其全部内容通过引用方式并入本文。复盐的更多示例性实例，它们的形成和性质可在美国专利6689181号中找到，其全部内容通过引用方式并入本文。

虽然本文描述的AN复盐比它们的单盐形式稳定得多，但是它仍然有可能通过热处理或提纯技术形成用于爆炸装置的非法材料。因此，在一个实施方式中，本发明的化肥组合物包含至少一种AN复盐，如ASN复盐和至少一种本文所述的添加剂。在另一个实施方式中，该化肥组合物包含至少约60wt%的AN复盐和至少一种添加剂。

制造工艺

本发明的化肥可通过任何合适的方法制造，以形成液体或固体化肥。例如，固体化肥可通过已知的粒化或造粒技术形成。在化肥制造过程期间或制造后，可以各种方式将添加剂添加到该化肥中，包括通过直接混合、离散包封和通过涂布/浸泡化肥颗粒。

当在化肥制造工艺过程中加入添加剂时，它们是所制造的化肥产品的成分。在制造过程中，添加剂可在任何合适的点加入。例如，可在液态熔体送入造粒塔之前向该液态熔体中加入添加剂。在化肥制造过程中，可以任何合适的方式加入添加剂，包括例如加入单独成分形式的添加剂，或者加入包含一种或多种添加剂和溶剂的添加剂混合物形式的添加剂。

在一些实施方式中，所述添加剂可以离散的微囊化液体、粉末或颗粒形式添加到化肥中。根据一个实施方式，容纳所述添加剂的包封层可在热处理或水处理时溶解。在一些实施方式中，该添加剂可在加入到化肥中之前包封。在一些实施方式中，用水溶性包衣包封添加剂阻止了该添加剂在有人对所述化肥进行进一步水基加工之前过早地释放或反应。合适的水溶性包衣材料的例子包括明胶和纤维素材料。

包封是一种方法，在其中微小的颗粒或液滴被包衣所包围以赋予微胶囊许多有用的性质。在相对简单的形式中，微胶囊是具有围绕它的均匀壁的小球体，尽管许多微胶囊具有非球体的核心，该核心可以是晶体、锯齿状的吸附剂颗粒、乳液、固体悬浮液或较小的微胶囊的悬浮液。大多数微胶囊的直径在几微米到几毫米之间。

有许多不同的方法可用于微囊化。这些方法包括但不限于锅包衣法、空气悬浮包衣法、离心挤出、芯-壳包封、喷雾干燥和各种化学工艺。

当在制造过程后加入添加剂时，该添加剂可直接施用于化肥产品。在这类方法中，已制成的化肥产品可由一个或多个来源提供，并可经处理以便加入添加剂。在一些实施方式中，所述添加剂以包含添加剂和溶剂的添加剂混合物形式提供。该添加剂混合物可包含一种或多种添加剂，并且可包含任何合适的用于预期应用的添加剂组合。

因此，向化肥中添加示踪剂的方法的实例可包括提供添加剂混合物，并将该混合物施用于化肥以形成经处理的化肥产品。该添加剂混合物可包含至少一种添加剂，并还可包含溶剂。在一个实例中，添加剂混合物的施用可包括将添加剂混合物喷洒到化肥产品上。将添加剂混合物施用于化肥产品的步骤可包括将添加剂混合物和化肥产品合并，并将添加剂混合物与化肥产品混合。混合可以任何合适的方式来完成，包括但不限于搅拌或搅动。还可使用附加的加工步骤，例如在施用添加剂后干燥经处理的化肥产品。

在化肥产品为多孔固体的实例中，所述溶剂可赋予流体和表面性质，使得添加剂能够渗入化肥产品中。例如，所述添加剂可以通过该添加剂物理吸收到化肥产品的多孔固体材料内而结合到该化肥产品中。

在所述添加剂包含包衣的实施例中，该包衣材料可以是包含该添加剂和合适溶剂的液体。可选择地，可以采用包被工艺，如美国专利7785387号中所述，其全部内容通过引用方式并入本文。如'387专利中所述，化肥颗粒首先涂覆上分散剂材料，然后涂覆面涂层材料。对于本发明的目的，该分散剂材料可包含至少一种本文所述的添加剂，该添加剂可以单独使用或与抗结块材料如Zeolex 80组合使用，Zeolex 80是钠铝硅酸盐粉末。所述面涂层材料可包括常规的可溶性涂料如蜡、抗结块材料、水溶性材料等。

在一些实施方式中，该添加剂可以是粉末形式或蜡状形式，并且可溶解在至少一种溶剂中以便配制特定的复合物、制备供施用的复合物、或者赋予该复合物额外的化学性质。例如，可使用一种或多种溶剂来赋予化肥颗粒以粗糙的或多孔的表面，以自然而然地容留更多所施用的添加剂。

预见到的溶剂包括任何合适的纯有机分子或有机分子混合物，其在所期望的温度下挥发。该溶剂可包括任何合适的纯极性和非极性化合物或其混合物。本文所用的术语“纯”是指该成分具有恒定的组成。本文所用的术语“混合物”是指该成分不纯，包括盐水。本文所用的术语“极性”是指分子或化合物的特性，其在该分子或化合物的一个点或沿该分子或化合物产生不均匀的电荷、局部电荷或自发电荷分布。本文所用的术语“非极性”是指分子或化合物的特性，其在该分子或化合物的一个点或沿该分子或化合物产生均匀的电荷、局部电荷或自发电荷分布。

在一些实施方式中，该溶剂或溶剂混合物包含烃溶剂。虽然大部分的烃溶剂是非极性的，但有一些烃溶剂可视为极性的。烃溶剂大致分为三类：脂族、脂环族和芳族。脂族烃溶剂可包括直链化合物以及支链和可能交联的化合物，但脂族烃溶剂不考虑脂环烃溶剂。脂环烃溶剂是那些包含至少三个取向为环结构的碳原子的溶剂，其性质类似于脂族烃溶剂。芳族烃溶剂是通常在单环或通过共用键连接的多环或者稠合多环中包括三个或更多个不饱和键的那些溶剂。

烃溶剂的实例包括甲苯、二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、均三甲苯、溶剂石脑油H、溶剂石脑油A、链烷烃如戊烷、己烷、异己烷、庚烷、壬烷、辛烷、十二烷、2-甲基丁烷、十六烷、十三烷、十五烷、环戊烷、2,2,4-三甲基戊烷、石油醚、卤代烃如氯代烃类、硝基烃类、苯、1,2-二甲基苯、2,4-三甲基苯、矿物油精、煤油、异丁苯、甲基萘、乙基甲苯和igroine。

在其他实施方式中，该溶剂或溶剂混合物可包括其它溶剂，包括酮类丙酮、二乙基酮、甲乙酮等、醇类、酯类、醚类和胺类。在其它实施方式中，该溶剂或溶剂混合物可包括本文提及的任何溶剂的组合。

可对所讨论的示例性实施方式作出各种修改和补充而不脱离本发明的范围。例如，虽然上述实施方式涉及特定的特征，但本发明的范围还包括具有各特征的不同组合的实施方式以及并不包括全部上述特征的实施方式。

阻止非法使用化肥的组合物和方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。